解锁性能：玩转多线程编程的新姿势......

拥有多线程和拥有一百枚核弹没有区别，因为都是毁灭性的存在。——麦克阿瑟

在Java中，实现多线程主要有三种方式：继承Thread类、实现Runnable接口和实现Callable接口。

多线程的形式上实现方式主要有两种，一种是继承Thread类，一种是实现Runnable接口。本质上实现方式都是来实现线程任务，然后启动线程执行线程任务（这里的线程任务实际上就是run方法）。

第一种方式：继承Thread类

万物皆可视为对象，线程也不例外。线程作为对象，具备可抽取的公共特性，这些特性可封装为类。通过使用类，我们可以实例化多个相同特性的对象。Thread类是JDK提供的一种简单方式来实现线程，通过继承Thread类并重写其run方法，我们可以在线程启动时执行自定义的run方法体内容。

在Spring Boot项目中，新创建一个TestThread测试线程类，并继承Thread，然后添加一个当前线程的名称，代码如下：

   public TestThread() {this.setName("测试线程");}

接着重写run方法，来实现相关的业务逻辑，代码如下：

    @Overridepublic void run() {while (true) {System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName());try {//线程休眠2秒Thread.sleep(2000);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);}}}

然后在项目启动类中main方法中，启动该线程，在启动线程的时候，并不是调用线程类的run方法，而是调用了线程类的start方法。

    public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DemoThreadApplication.class, args);TestThread thread = new TestThread();//使用start，启动线程thread.start();while (true) {System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName());//线程休眠2秒try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}

启动项目，然后在控制台会输出运行的结果：

线程名：main
线程名：测试线程
线程名：测试线程
线程名：main
线程名：测试线程
线程名：main
线程名：测试线程
线程名：main

主线程main和测试线程run方法交替执行，在控制台是随机输出的，原因就是cpu将时间片分给不同的线程，线程获得时间片后就执行任务，所以这些线程在交替的执行输出，导致输出呈现乱序的效果。由此可见，线程开启后不一定会立即执行，则是由cpu调度执行的。

第二种方式：实现Runnable接口

为了避免Java单继承的限制，我们可以选择实现Runnable接口。通过实现Runnable接口的run()方法，我们可以将一个实现了该接口的对象传递给Thread类的构造方法来创建和启动线程。

Runnable接口的源代码如下：

@FunctionalInterface
public interface Runnable {public abstract void run();
}

使用Runnable创建线程的步骤如下:

  1. 定义一个类实现Runnable的接口，作为线程任务类。
  2. 重写run方法，并实现相应的业务代码，也是线程所要执行的代码。
  3. 在启动类的main方法中创建线程任务类。
  4. 创建Thread类，并将线程任务类作为Thread类的构造方法传入，并启动线程。

创建线程任务，每隔2秒执行一次，代码如下：

public class TestRunnable implements Runnable{@Overridepublic void run() {while (true) {System.out.println("TestRunnable线程名：" + Thread.currentThread().getName());try {//线程休眠2秒Thread.sleep(2000);} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}

然后在启动类中创建线程，并将任务交付给线程进行处理，然后启动该线程，代码如下：

public static void main(String[] args) {TestRunnable testRunnable = new TestRunnable();//创建线程对象，通过线程对象来开启的线程new Thread(testRunnable).start();while (true) {System.out.println("线程名：" + Thread.currentThread().getName());try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}

运行结果如下所示：

线程名：main
TestRunnable线程名：Thread-4
TestRunnable线程名：Thread-4
线程名：main
TestRunnable线程名：Thread-4
线程名：main

实现Runnable接口的输出结果和继承Thread类的结果是一样的，都是交替运行输出， 但是ava是单继承的，就比如我们一个类已经继承了其他的类，就不能使用继承Thread类来创建线程了。但是我们可以使用实现Runnable接口来创建线程。

第三种方式：实现Callable接口

Callable是Java中的一个接口，类似于Runnable，它允许定义一个可以有返回值的任务，并且这个任务可以并发执行。Callable接口和Runnable接口类似，但是它允许返回结果，并能抛出异常。Callable需要依赖FutureTask，用于接收运算结果。一个产生结果，一个拿到结果。FutureTask是Future接口的实现类，也可以用作闭锁。

在使用Callable接口时，需要注意以下几点：

  1. Callable接口的任务可以抛出异常，因此需要在任务中处理异常或者在调用Future.get()方法时处理异常。
  2. Future.get()方法是阻塞的，它会等待任务执行完成并返回结果。如果任务执行时间较长，会影响程序的性能。因此，在使用Future.get()方法时需要谨慎考虑程序的性能和效率。
  3. Callable接口的任务可以并发执行，因此可以在多线程环境下使用，可以使用ExecutorService类来管理线程池并提交任务。

使用Callable创建线程的步骤：

  1. 创建一个类实现Callable接口，并实现call方法。
  2. 创建一个FutureTask，指定Callable对象，做为线程任务。
  3. 创建一个线程，并指定线程任务。
  4. 启动线程。

创建一个TestCallable类，然后实现Callable接口，并实现call方法，代码如下：

public class TestCallable implements Callable {@Overridepublic Integer call() throws Exception {System.out.println("开始执行Callable线程。。。");// 睡1sThread.sleep(1000);return 111;}}

然后在启动类中执行该线程。

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {TestCallable testCallable = new TestCallable();//执行Callable方式,需要FutureTask实现类的支持,FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask(testCallable);//启动线程new Thread(futureTask).start();System.out.println("接收线程运算的结果。。。");Integer result = futureTask.get();System.out.println("线程返回值：" + result);
}

运行结果如下所示：

接收线程运算的结果。。。
开始执行Callable线程。。。
线程返回值：111

三种创建线程的方式比较

  1. Thread
    优点：简单易用，易于理解。可以重写Thread类的run()方法来实现线程的功能，符合面向对象的思想。
    缺点：
  • Java不支持多重继承，因此如果已经继承了其他类，则无法再继承Thread类。
  • 每个线程都需要创建新的对象，会消耗更多的内存。
  • 不适合在多线程共享资源的情况下使用，因为不同线程的run()方法内部使用的不是同一个对象，需要额外处理共享资源的问题。
  1. 实现Runnable接口
    优点：
  • 可以避免Java单继承的限制，可以与其他类继承。
  • 适合在多线程共享资源的情况下使用，因为多个线程可以共享同一个Runnable对象。
  • 可以将任务代码和资源分离，代码更加清晰。
    缺点：
  • 不支持传递参数，如果需要传递参数，需要在Runnable对象中添加属性或者使用外部变量。
  • 不适合在需要返回值的情况下使用，因为Runnable接口没有定义返回值的方法。
  1. 实现Callable接口
    优点：
  • 可以定义有返回值的任务，比Runnable更加灵活。
  • 可以抛出异常，适合在需要处理异常的情况下使用。
  • 可以使用Future对象获取任务的结果，比使用Thread.join()方法更加方便。
  • 支持并发执行，可以提高程序的效率和性能。
    缺点：
  • 使用比较复杂，需要使用ExecutorService类和Future对象来管理线程和获取任务结果。
  • 不适合在需要大量使用线程并且需要返回结果的场景下使用，因为每个任务都需要创建一个新的Callable对象和Future对象，会消耗更多的内存。

综上所述，应该根据具体的需求和场景选择最合适的方式。如果只需要简单的启动线程并且不需要返回结果，可以选择继承Thread类的方式；如果需要传递参数并且不需要返回结果，可以选择实现Runnable接口的方式；如果需要返回结果并且能够处理异常，可以选择实现Callable接口的方式。

代码地址：https://github.com/dawandou/msy-code中的demo-thread项目。

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